Na zvlhčovanie vzduchu pomocou vodnej pary, pri ktorom počas zvlhčovania zostáva v podstate rovnaká teplota vzduchu, sa vžil pojem izotermické zvlhčovanie vzduchu

Zvlhčovanie vzduchu pomocou pary je podľa systému veľmi presne regulovateľné a disponuje vďaka použitiu média nad 100 ° C výbornou hygienickou kvalitou. Spôsob prevádzky parného zvlhčovača vzduchu môže byť elektrický alebo riadený plynom.

Fungovanie parného zvlhčovača vzduchu
Na rozdiel od odparovacích zvlhčovačov prebieha výroba vodnej pary pred zmiešaním so vzduchom. Pritom je možné paru priamo priviesť cez ventilačný prístroj do vzduchu v miestnosti alebo ju zmiešať v klimatizácii počas kondicionovania. Para je buď odobratá z centrálnej výroby pary alebo vyrobená decentralizovane na mieste zvlhčovania vzduchu pre klimatizáciu.

V prípade zvlhčovania vzduchu pomocou stlačenej pary s centrálnou výrobou sa hovorí o tlakových parných zvlhčovačoch. Tento druh parných zvlhčovačov sa používa spoločne so zariadeniami VZT (vzduchotechnické zariadenia). Zvlhčovač sa skladá z lapača nečistôt, rotačného ventilu, manometra a odvádzača kondenzátu. Pokiaľ je para vyrábaná priamo na mieste spotreby, má často zmysel použiť parné zvlhčovače. Elektricky poháňané parné zvlhčovanie vzduchu funguje na princípe elektród alebo odporu. V prípade elektródových zvlhčovačov vzduchu sa kovové elektródy v tvare mreže ponárajú do zásobníka vody a využívajú pri tom jej vodivosť. Prúd pritom tečie priamo cez vodné médium a vodu vyparuje. Regulácia množstva pary prebieha podľa tohto princípu vďaka plnému stavu vody v parnom valci.V prípade odporového parného zvlhčovača prebieha zahrievanie vody zvlhčovača na princípe ponorného ohrievača.

Rôzne druhy pary

Na izotermické zvlhčovanie vzduchu musí byť voda najskôr zahriata na 100 °C. Dosiahne pri tom tepelný obsah h = 419 kJ/kg a tlak 1,0133 barov. V tomto bode prebieha zmena skupenstva, pri ktorom je vriaca voda s teplotou 100 °C zmenená na paru s teplotou 100 °C. Pritom je nutné na každý kg vody dodať 2 258 kJ energie. Táto energia potrebná na premenu na paru je označovaná ako výparné teplo. To je latentné, a nie je teda možné ho zmerať teplomerom.

Sýta para
Pokiaľ je para v priamom kontakte s vodou, je „nasýtená“, to znamená, že nemôže prijímať žiadne ďalšie tekutiny, a je teda označovaná ako „sýta para“.

Nenasýtená para
Nenasýtená para vzniká, keď sa objem pary zväčšuje a na prívode tepla je však udržovaná teplota. Dôležitou charakteristikou je pritom kondenzát. Pokiaľ sa para ochladí, je z nej odobraté použité výparné teplo, zmení sa jeho skupenstvo a vzniká kondenzát.

Tvorba usadenín pri vyparovaní

Prečo vzniká usadenina vápenca?
Vápnik je piatym najčastejším prvkom v zemskej kôre. Veľmi často sa vyskytuje nie vo svojej čistej podobe, ale spojený s inými látkami – ako vápenec alebo rozpustený vo vode. Vápenec sa skladá prevažne z uhličitanu vápenatého (CaCO3).

Obsah vápna vo vode je v rovnováhe s kyselinou uhličitou, rozpustenou vo vode. Pri zahriatí vody (napríklad vo varnej kanvici alebo priamo pri parnom zvlhčovaní vzduchu) je z vody vylučovaná kyselina uhličitá. Klesajúci objem kyseliny uhličitej sa postará o to, že vo vode môže byť obsiahnutých menej vápenca. Nadbytočný vápenec vypadáva v podobe viditeľných nánosov uhličitanu vápenatého.

Určením tvrdosti vody je možné predpovedať intenzitu tvorenia vápencových usadenín.
Tvrdosť vody je koncepčným systémom aplikovanej chémie, ktorý sa vyvinul z potrieb používania prírodnej vody s rozpustenými látkami. Konkrétne tvrdosť vody označuje ekvivalentnú koncentráciu iónov kovov alkalických zemín rozpustených vo vode, v zvláštnych súvislostiach ale aj aniónových prvkov. K látkam spôsobujúcim tvrdosť patrí obzvlášť vápnik a horčík a stopovo aj stroncium a baryum. Uvoľnené látky spôsobujúce tvrdosť môžu vytvárať nerozpustné zlúčeniny, predovšetkým vápenec a takzvané vápenaté mydlo. Táto tendencia k vytváraniu nerozpustiteľných zlúčenín je dôvodom pozornosti, ktorá viedla k vytvoreniu koncepčného a teoretického systému okolo tvrdosti vody.

Mäkká voda je vhodnejšia pre všetky použitia, kedy je voda zahrievaná, na pranie, zalievanie izbových rastlín atď. Mäkká voda sa vyskytuje v oblastiach so žulou, rulou, živcom a bridlicovými horninami. Tiež dažďová voda je mäkká.

Tvrdá voda vedie k tvorbe vápenatých usadenín na domácich prístrojoch, zvyšuje spotrebu čistiacich a pracích prostriedkov, zhoršuje chuť a vzhľad jemných nápojov a jedál (napr. čaju). Tvrdá voda sa vyskytuje v oblastiach, kde prevažujú pieskovce a vápence.

Riešenie problémov vápenca
Na zníženie usadenín vápenca pri parnom zvlhčovaní vzduchu je možné použiť patentované riadenie usadzovania vápenca od firmy Condair, pri ktorom sú usadeniny vápenca odstránené z vykurovacích telies a sú odvedené cez zbernú nádobu na usadeniny vápenca. Ďalej je možné použiť plne odsolenú vodu, z ktorej boli už vopred úpravou odstránené minerály a vápenec. Množstvo vápenca, ktorý sa potom vyskytuje, je potom zanedbateľne malé.

Je pritom treba ešte poznamenať, že prevádzka s vodou zbavenou tvrdosti (teda bez minerálov) nie je možná pri každom type zvlhčovača vzduchu. Odporový zvlhčovač vzduchu môže byť prevádzkovaný aj s vodou bez minerálov. Elektródový zvlhčovač vzduchu oproti tomu potrebujte vodivú vodu s obsahom minerálov na to, aby mohol efektívne pracovať. Prevádzka tohto typu zvlhčovača nemá zmysel s vodou zbavenou tvrdosti.

Príklad výpočtu izotermy zvlhčovania vzduchu

Výpočet ∆h/∆x:

∆h = kJ/kg
∆x kg suchého vzduchu